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【回囘囬】双闪灯的动画

已有 2355 次阅读 2018-11-25 13:40 |个人分类:电子电工技术|系统分类:科研笔记| 双闪灯, 3D动画, 电路, 电容, 三极管




上面3幅3D动画较大,可能需要等一段时间才会显示。如果看不到,可以按F5刷新一下页面,或者重新打开这个网页。

下方投影是电路图,Z轴表示电位大小。电阻用倾斜板表示,电场用垂直板表示,电容间的电场用透明垂直长方体表示,三极管分成了c、b、e三块,b在c、e之间,很窄,c、e的高度表示Ucb和Ube。蓝色和绿色电位高度接近时电路会出现突变,只能这么展示,并不是动画卡顿。

电路中LED亮灯时,回路电流是mA级别的,其他支路电流是μA级别的,两者大小相差约50-500倍,所以没有在图中画出其他支路的电流。

用3D图可以很方便的分析节点电位的变化以及电容的充放电。


电路图

电路中电阻为50kΩ,电容为1.0μF,电源为3.0V,红LED亮灯电压1.8V左右,绿LED亮灯电压2.0V左右。三极管为2N2222A

sxddh01.png


电位分析:

G为地。

E点电位最高,由于LED亮灯时两端电压会超过1.5V,所以电路至少需要两节电池。两节电池时E点电位一般为3V,但如果电流太大,考虑电池内阻,E点电位会略有下降。例如:内阻,总电流50mA时,内阻分压0.1VE点电位将降为2.9V。如果没考虑这一点,模拟的数据有可能和实际的数据不符。

KL电位可变,电位越低LED越亮。一般的红、绿LED导通电压在2V左右,所以可以估计亮灯时KL电位比E点电位低2V,电位太高则灭灯。若E点电位3VKL的电位估计在1V-2V之间,若E点电位为6VKL电位估计在4V-5V之间。电位有下限的原因可以通过分析电容的充放电来解释。

MN电位可变,电位较低时,与之相连的三极管截止,电位较高时三极管导通。因为发射极有PN结,MN电位应在0V-1V之间。该范围与电池数量无关。

KL电位较高,使用电解电容时,正极需放在在KL处。


电容充放电分析:

电容充电时,充电回路包括LED、电容、电容斜下方三极管的发射极。由于PN结均为正向,电阻较小,所以时间常数较小,充电时间较短。

电容放电时,放电回路包括与电容相连的电阻、电容、电容下方三级管的集电极-发射极。电阻较大时,时间常数较大,完全放电所需时间较长。

由于充电时间短,完全放电时间长,所以电容正极板电位即KL电位有可能不会下降太多,就又开始上升了。这就是KL电位有下限的原因。充放电转换的瞬间,电容两端的电位会突变,但电容电压不变。例如:突变前UL=2VUM=1V,突变后UL=1VUM=0V,虽然ULUM发生了突变,但两者的差值即电容电压保持1V不变。

上面两点分析都可以结合3D动画来理解。

sxddh02.png

上图显示了充电回路()和放电回路()。但只是标注出了回路,没有显示电流大小。电流的分析下篇博文再说。


参考文献: 

Astable Multivibrator (Oscillator) Dec 7 2016

http://www.falstad.com/circuit/e-multivib-a.html 

双闪灯电路 2014-08-02 老白说模电

https://v.youku.com/v_show/id_XNzQ5ODQwMTcy.html?spm=a2hzp.8253869.0.0



http://blog.sciencenet.cn/blog-729147-1148141.html

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